FR2725496A1

FR2725496A1 - Unburned solids reduction method for heavy fuel heater

Info

Publication number: FR2725496A1
Application number: FR9411959A
Authority: FR
Inventors: Philippe Delplanque; Patrick Rossignol
Original assignee: Babcock Wanson SAS
Current assignee: Babcock Wanson SAS
Priority date: 1994-10-06
Filing date: 1994-10-06
Publication date: 1996-04-12
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: FR2725496B1

Abstract

The method for use with a heater having a high-pressure fuel pump (5), injectors and burners with mechanical atomisation, consists of injecting soft water into the fuel, mixing the fuel and water together intimately while keeping the water in a liquid state, allowing it to vaporise as it leaves the fuel injector and cause the fuel to atomise into very fine droplets. The soft water is injected into the circuit before the high pressure pump, and the volume of water injected is regulated according to the amount of fuel consumed.

Description

La présente invention concerne un procédé de réduction des imbrûlés solides pour chaudière à combustion de fuel lourd, équipée de brûleurs à pulvérisation mécanique, du type comprenant une pompe de fuel haute pression et un injecteur de fuel dans le brûleur, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method for reducing solid unburnt for heavy fuel oil combustion boiler, equipped with mechanical spray burners, of the type comprising a high pressure fuel pump and a fuel injector in the burner, as well as a device for the implementation of this process.

I1 est connu que la combustion du fuel lourd dans des chaudières du type indiqué plus haut, entraîne des rejets de particules solides dans les fumées. Ces rejets constitués pour partie par des imbrulables et pour partie par des résidus de combustion sont mesurés par l'indice pondéral des fumées, exprimé en poids par unité de volume des fumées. I1 is known that the combustion of heavy fuel oil in boilers of the type indicated above, causes releases of solid particles in the flue gases. These releases consisting partly of unburnable and partly of combustion residues are measured by the weight index of smoke, expressed in weight per unit volume of smoke.

Des diverses réglementations limitent la valeur maximale de cet indice pondéral. Or, l'abaissement de cet indice pour rester dans des limites autorisées impose des dispositions complémentaires onéreuses. Les moyens employés jusqu'à présent sont préventifs ou curatifs. Various regulations limit the maximum value of this weight index. However, lowering this index to stay within authorized limits imposes costly additional provisions. The means used so far are preventive or curative.

A titre préventif on connaît des dispositifs qui utilisent des brûleurs à pulvérisation assistée par la vapeur ou des brûleurs à coupelles rotatives qui sont compliqués et ne résolvent que partiellement le problème. As a preventive measure, devices are known which use steam assisted spray burners or rotary cup burners which are complicated and only partially solve the problem.

D'autres moyens préventifs impliquent l'utilisation de stations complexes de préparation du combustible visant à réaliser une émulsion fuel-eau. Ces moyens aussi ne constituent pas une solution satisfaisante aux problèmes posés. Other preventive means involve the use of complex fuel preparation stations aimed at producing a fuel-water emulsion. These means also do not constitute a satisfactory solution to the problems posed.

I1 est aussi connu de pratiquer l'injection d'additifs catalyseurs de combustion, dont l'effet n'est cependant que partiel. I1 is also known to practice the injection of combustion catalyst additives, the effect of which is however only partial.

Les moyens curatifs sont des dispositifs de traitement des fumées, tels que des filtres dépoussiéreurs. Or ces moyens présentent l'inconvénient qu'ils n'éliminent pas la nécessité d'un traitement ultime des résidus. The curative means are smoke treatment devices, such as dust filters. However, these means have the disadvantage that they do not eliminate the need for an ultimate treatment of the residues.

La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de réduction des imbrûlés solides, du type indiqué plus haut, qui pallie les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique. The object of the present invention is to propose a method and a device for reducing solid unburnt products, of the type indicated above, which overcomes the abovementioned drawbacks of the prior art.

Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on injecte de l'eau adoucie dans le fuel, assure un mélange intime de l'eau au fuel tout en maintenant l'eau à l'état liquide dans le circuit de fuel menant à l'injecteur, de façon que l'eau en se vaporisant à la sortie de l'injecteur provoque une pulvérisation du fuel en très fines gouttelettes. To achieve this goal, the method according to the invention is characterized in that softened water is injected into the fuel, ensures an intimate mixture of water to fuel while maintaining the water in the liquid state. in the fuel circuit leading to the injector, so that the water vaporizing at the outlet of the injector causes the fuel to spray into very fine droplets.

Une caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'eau adoucie est injectée en amont de la pompe haute pression et que l'on assure le mélange de l'eau au fuel à l'aide de cette pompe. A characteristic of the invention lies in the fact that the softened water is injected upstream of the high pressure pump and that the water is mixed with the fuel using this pump.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on règle la quantité d'eau à ajouter par un asservissement au débit du fuel consommé. According to yet another characteristic of the invention, the quantity of water to be added is regulated by a servo-control of the flow rate of the fuel consumed.

Le dispositif de réduction des imbrûlés solides selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en amont de la pompe haute pression des moyens injecteurs d'eau adoucie dans le circuit d'arrivée du fuel lourd. The device for reducing solid unburned matter according to the invention is characterized in that it comprises, upstream of the high pressure pump, means for injecting softened water into the heavy fuel supply circuit.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une pompe doseuse dans le circuit d'amenée d'eau adoucie, qui est reliée à un compteur de la quantité de fuel lourd amenée, par un circuit d'asservissement au débit mesuré du fuel. According to another characteristic of the invention, the device comprises a metering pump in the softened water supply circuit, which is connected to a counter for the quantity of heavy fuel supplied, by a control circuit for the measured flow rate of the fuel.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence à la figure unique montrant, à titre d'exemple, sous forme d'un schéma de principe le dispositif de réduction des imbrûlés solides selon la présente invention. The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the single figure showing, by way of example, in the form of a block diagram of the device for reducing solid unburned matter according to the present invention.

Sur la figure 1, on montre en 1 le circuit d'alimentation en fuel d'une chaudière à combustion de fuel lourd et équipée de brûleurs à pulvérisation mécanique, non représentés. Ce circuit 1 comprend essentiellement, montés en série, un compteur 2 de la quantité du fuel amené par la boucle d'aspiration, une vanne d'entrée 3 du fuel, un filtre de fuel 4, une pompe de fuel haute pression 5 et un réchauffeur électrique 6 du fuel lourd. De ce réchauffeur, le fuel réchauffé est amené à l'injecteur du brûleur (non représenté), comme cela est indiqué par la flèche F1. Ce circuit du fuel est connu en soi. In Figure 1, there is shown in 1 the fuel supply circuit of a heavy fuel combustion boiler and equipped with mechanical spray burners, not shown. This circuit 1 essentially comprises, connected in series, a counter 2 for the quantity of fuel supplied by the suction loop, an inlet valve 3 for the fuel, a fuel filter 4, a high pressure fuel pump 5 and a electric heater 6 for heavy fuel oil. From this heater, the heated fuel is brought to the burner injector (not shown), as indicated by the arrow F1. This fuel circuit is known per se.

I1 est également connu que le retour brûleur indiqué par la flèche F3 est relié en 11 au circuit fuel entre la vanne d'entrée de fuel 3 et le filtre de fuel 4. Cette installation, connue en soi, comporte en outre une ligne de dégazage 12 entre le réchauffeur 6 et le clapet anti-retour 9 en entrée de circuit de retour boucle indiqué par la flèche
F2.It is also known that the burner return indicated by the arrow F3 is connected at 11 to the fuel circuit between the fuel inlet valve 3 and the fuel filter 4. This installation, known per se, also includes a degassing line 12 between the heater 6 and the non-return valve 9 at the loop return circuit input indicated by the arrow
F2.

La particularité de l'invention réside dans le fait que l'on prévoit supplémentairement un circuit d'amenée d'eau douce portant la référence générale 15 et comprenant, montés en série, une bâche à eau d'injection 16 pourvue d'un dispositif de contrôle de niveau 17, une pompe doseuse volumétrique, avantageusement du type à piston 18, un organe de contrôle 19 du débit de la pompe doseuse, un compteur d'eau 20, un clapet anti-retour 21, un manomètre 22, un clapet anti-retour 24 et une vanne à boisseau sphérique 25 pour injecter l'eau adoucie fournie par la pompe doseuse 18 dans le circuit de fuel 1, en amont de la pompe fuel haute pression 5, entre cette dernière et le filtre de fuel 4. A la bâche 16 est associée une électrovanne d'alimentation de la bâche en eau douce, commandée par la pompe doseuse 18, comme cela est indiqué par la ligne 27.La pompe doseuse 14 est en outre reliée au compteur fuel 2 par un circuit d'asservissement de la pompe au débit mesuré du fuel. Ce circuit d'asservissement est indiqué en 28. The particularity of the invention lies in the fact that there is additionally provided a freshwater supply circuit bearing the general reference 15 and comprising, mounted in series, an injection water tank 16 provided with a device level control 17, a volumetric dosing pump, advantageously of the piston type 18, a control member 19 for the flow rate of the dosing pump, a water meter 20, a non-return valve 21, a pressure gauge 22, a valve non-return valve 24 and a ball valve 25 for injecting the softened water supplied by the metering pump 18 into the fuel circuit 1, upstream of the high pressure fuel pump 5, between the latter and the fuel filter 4. With the tank 16 is associated a solenoid valve for supplying the tank with fresh water, controlled by the metering pump 18, as indicated by line 27. The metering pump 14 is also connected to the fuel meter 2 by a circuit d of the pump to the measured flow fuel oil. This control circuit is indicated at 28.

Le dispositif de réduction des imbrûlés solides, selon l'invention, qui vient d'être décrit, fonctionne de la manière suivante
l'eau adoucie, en une proportion constante, réglable par la pompe doseuse 14 en fonction du débit fuel est injectée dans le fuel lourd en amont de la pompe fuel haute pression 5. L'eau injectée est intimement mélangée au fuel par la pompe 5, sans recours à un émulsionneur additionnel. The device for reducing solid unburned matter, according to the invention, which has just been described, operates in the following manner
softened water, in a constant proportion, adjustable by the metering pump 14 as a function of the fuel flow rate is injected into the heavy fuel oil upstream of the high pressure fuel pump 5. The injected water is intimately mixed with the fuel oil by the pump 5 , without the need for an additional emulsifier.

Cette eau est maintenue à l'état liquide dans tout le circuit fuel 1 de façon à se vaporiser au nez de l'injecteur du brûleur et de pulvériser le fuel en très fines gouttelettes, ce qui favorise une combustion complète en augmentant la surface de contact entre le combustible et l'air comburant.This water is kept in the liquid state throughout the fuel circuit 1 so as to vaporize at the nose of the burner injector and spray the fuel into very fine droplets, which promotes complete combustion by increasing the contact surface. between the fuel and the combustion air.

I1 est à noter que le mélange fuel-eau est porté dans le réchauffeur à une température avantageusement inférieure à 1000, tandis que dans un réchauffeur d'un circuit sans adjonction d'eau le fuel est réchauffé à 120 ou 1250. La proportion de l'eau dans le mélange est avantageusement de 10 à 20 %. It should be noted that the fuel-water mixture is brought into the heater at a temperature advantageously below 1000, while in a heater of a circuit without adding water the fuel is heated to 120 or 1250. The proportion of l the water in the mixture is advantageously from 10 to 20%.

Le dispositif selon l'invention assure, d'une façon simple, la réduction des imbrûlés solides dus à la combustion du fuel lourd dans la chaudière. Le résultat obtenu avec ce dispositif assure le respect des normes de rejet en vigueur avec un fuel (moyen), même pendant les régimes transitoires de la chaudière. Sa mise en oeuvre ne perturbe en aucune manière la combustion. Ce dispositif, particulièrement simple dans sa conception, sa réalisation et sa conduite assure de manière élégante et peu onéreuse une solution adéquate aux exigences de l'environnement. Ce dispositif peut être monté sur des circuits d'alimentation en fuel connus, sans modification notable de ce circuit, et surtout, sans modification des brûleurs existants. The device according to the invention ensures, in a simple manner, the reduction of solid unburnt due to the combustion of heavy fuel in the boiler. The result obtained with this device ensures compliance with the rejection standards in force with a (medium) fuel oil, even during the transient conditions of the boiler. Its implementation does not in any way disturb the combustion. This device, which is particularly simple in its design, construction and operation, elegantly and inexpensively ensures an adequate solution to the requirements of the environment. This device can be mounted on known fuel supply circuits, without significant modification of this circuit, and above all, without modification of existing burners.

Claims

1. A method for reducing solid unburnt for a heavy fuel oil combustion boiler, equipped with mechanical spray burners, of the type comprising a high pressure fuel pump and a fuel injector in the burner, characterized in that one injects the water softened in the fuel, ensures an intimate mixing of the water with the fuel while maintaining the water in the liquid state in the fuel circuit leading to the injector, so that the water by vaporizing the output of the injector causes the fuel to be sprayed into very fine droplets.

2. Method according to claim 1, characterized in that the softened water is injected upstream of the high pressure pump and that the water is mixed with fuel oil using this pump.

3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that one regulates the amount of softened water to be injected by a servo at the flow rate of the fuel consumed.

4. Device for reducing solid unburnt for the implementation of the method according to one of claims 1 to 3, for a boiler comprising in the fuel circuit a high pressure pump, characterized in that it comprises upstream of the high pump pressure (5), means for injecting (25) softened water into the heavy fuel oil circuit (1).

5. Device according to claim 4, characterized in that it comprises a water metering pump (18) in the softened water supply circuit (15), which is connected to a counter (2) of the quantity of heavy fuel supplied by a circuit (28) for controlling the measured fuel flow.

6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the fresh water circuit (15) comprises a tank with softened injection water (16) provided with a level control device (17) and associated with the metering pump (18).